JPS6124976B2

JPS6124976B2 -

Info

Publication number: JPS6124976B2
Application number: JP55002922A
Authority: JP
Inventors: Tomoshige Hayashi; Shigetoshi Tanaka; Tsuneo Doi
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1986-06-13
Also published as: JPS5699635A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、厚みの大きいスチレン系樹脂発泡
板の製造方法に関するものである。とくに、この
発明は、厚みが大きくて、表面部分も内部も均一
微細に発泡し、しかも外気温の変動による寸法変
化の少ない、スチレン系樹脂発泡板の製造方法に
関するものである。

板のような断面形状の一定な発泡板を作るに
は、押出機を用いて押出成形をするのが、最も能
率のよい方法である。スチレン系樹脂を用いて、
シートと呼ばれているような薄い広幅の発泡板を
作る場合には、確かに押出成形によるのがよい。
しかし、発泡シートの厚みが大きくなつて、厚み
が約10mm以上となり、いわゆる板と呼ばれるよう
な厚みのものになると、これを押出成形法によつ
て作ることが困難となる。それは、厚みが大きく
なると、発泡板の局部的密度差が顕著に現れ、表
面部分と内部とを一様に発泡させることが困難と
なるからである。

板を押出成形するときには、発泡剤の影響も大
きく現れる。スチレン系樹脂の発泡には、プロパ
ン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化
水素が発泡剤として好適であるとされ、また、メ
チルクロライド、メチレンクロライド、トリクロ
ロフロロメタン等のハロゲン化脂肪族炭化水素も
発泡剤として使用できるとされている。これら発
泡剤のうち、肉厚の板を押出成形するには、とく
にどの発泡剤が適しているかを記載した文献は少
ないが、特開昭52−17573号公報は、これを記載
し、トリクロロフロロメタンに、ジクロロジフロ
ロメタン、プロパン、プロピレン又はブタンを混
合して使用すべきことを提唱している。

すなわち、特開昭52−17573号公報は、スチレ
ン系樹脂100重量部に対し、発泡剤としてトリク
ロロフロロメタン２〜15重量部と、ジクロロジフ
ロロメタン、プロパン、プロピレン、ブタンの中
から選ばれた一種又は二種以上のもの３〜18重量
部とを混合して用い、しかも、その発泡剤の全量
をスチレン系樹脂１Kgあたり３モルを超えない量
とすることを奨めている。しかし、この公報は、
このような発泡剤を用いた結果、発泡倍率のどの
ような発泡体が得られたか、加熱寸法変化がどの
様であつたか、また発泡体の表面部分と内部と
が、均一に発泡していたかどうかを記載していな
い。

そこで、この発明者が特開昭52−17573号公報
の開示に従つて実験を試みた。その結果、この開
示に従つて実施したのでは、発泡板が表面部分と
内部とで一様に発泡するに至らないことがわかつ
た。また、この発泡板は、これを取巻く気温の変
化により、寸法が大きく変動するという欠点を持
つていることがわかつた。さらに、ここで開示さ
れた発泡剤のうち、トリクロロフロロメタンとプ
ロパン又はプロピレンとの混合物は、発泡剤とし
て良好な結果を与えるものでないことを知つた。

その後、この発明者は実験を重ねた結果、トリ
クロロフロロメタンとジクロロジフロロメタン又
はブタンとを特定の割合に混合したものを発泡剤
として用い、これをスチレン系樹脂に混合して押
出成形を行うと、よく発泡した厚みの大きい発泡
板を得ることができることを知つた。しかし、こ
の発泡板は表面が高密度であつて、内部が低密度
であるという傾向を持ち、従つて内部も表面も均
一に発泡した発泡板ではないことがわかつた。と
ころが、この発泡板を一旦冷却後、これを再び表
面から樹脂の熱変形温度以上に加熱すると、表面
がさらに発泡し、ここに初めて表面も内部も一様
に発泡したものとなり、均一発泡の厚板が得られ
ることを確認した。しかも、その発泡板は、それ
を取巻く気温が上下しても、寸法変化が少ないも
のであることがわかつた。この発明は、このよう
な確認に基づいてなされたものである。

或る程度発泡したシートを加熱して、高度に発
泡させることは既に知られている。しかし、これ
が行われるのは、シートの肉厚が小さい場合だけ
であつて、肉厚の大きい板のような発泡体に対し
て、表面から加熱して発泡させることは、まだ行
われていない。なぜならば、発泡した肉厚の板で
は、内部まで熱を及ぼすことが困難だと考えら
れ、従つて、一様に発泡させることが容易でない
と考えられたからである。

この発明は、押出機にスチレン系樹脂と発泡剤
とを供給し、加熱混練して押出し、スチレン系樹
脂発泡体を製造する方法において、発泡剤として
スチレン系樹脂１Kgに対し0.3ないし1.5モルのト
リクロロフロロメタンと、1.0ないし0.3モルのブ
タン又はジクロロジフロロメタン又はその混合物
とを混合し、樹脂と発泡剤との混練物を押出し
て、厚み10mm以上の発泡板を得て、発泡板の表面
を一旦樹脂の熱変形温度以下としたのち、引き続
き又はそのまま放置後、再び表面から加熱して表
面を熱変形温度より５ないし70℃だけ高い温度に
し、発泡させることを特徴とする、厚みの大きい
スチレン系樹脂発泡板の製造方法に関するもので
ある。

この発明方法において用いられる発泡剤は、ト
リクロロフロロメタン（以下、これをF11と略称
する）と、ブタン（以下、これをＢと略称する）
又はジクロロジフロロメタン（以下、これをF12
と略称する）との混合物である。しかも、その混
合発泡剤は、その中における混合割合が、0.3な
いし1.5モルのF11に対し、1.0ないし0.3モルのＢ
又はF12という割合に限定されている。さらに、
上記割合の混合物が、スチレン系樹脂１Kgに対し
て使用されることが必要とされる。このような限
定は、この発明者が行つた実験の結果から定めら
れたもので、このような限定内のものでなけれ
ば、スチレン系樹脂を肉厚の状態で押出して良好
な発泡体とすることができないからである。ここ
で、Ｂ又はF12というのは、ＢとF12との混合物
を使用する場合も含んでいる。

この発明方法において用いられる樹脂は、スチ
レン系単量体の単独重合体に限らず、共重合体を
も含んでいる。スチレン系単量体には、スチレン
のほか、メチルスチレン、エチルスチレンも含ま
れる。また、共重合体は、スチレン系単量体が50
モル％以上含まれている。共重合体を含んでい
る。共重合の相手方単量体としては、メタクリル
酸メチル、アクリロニトリル、無水マレイン酸等
が挙げられる。そのうち、好適な樹脂は、ポリス
チレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、
及びスチレン−無水マレイン酸共重合体である。

樹脂に発泡剤を含ませる場所は、押出機に樹脂
を供給する以前であつても、或いは押出機の中で
あつてもよい。押出機は、一軸スクリユーのもの
でも、二軸スクリユーのものであつてもよい。押
出機の先端には口金が付設されるが、その口金は
先端に一直線状に延びる細隙が開口しているもの
を用いる。そして、この細隙から発泡剤含有の樹
脂を押出す。細隙の幅は、そこを通る樹脂の発泡
倍率を考え、発泡後に厚みが10mm以上となるよう
に、選択する。

押出しの際又は押出しの直後に、樹脂を表面か
ら冷却する。押出しの際に冷却すると伝うのは、
口金内の先端において樹脂を冷却することであ
り、押出しの直後に冷却すると伝うのは、樹脂が
口金から出た直後に樹脂を表面から冷却すること
である。押出された樹脂が、発泡に際して望まし
くない変形を起すのを防止するめに、樹脂の通路
には成形用通路を設けることが望ましい。成形用
通路を設けるときは、成形用通路を同時に冷却し
て、樹脂が通路を通る間に、表面の樹脂が冷却さ
れるようにすることが望ましい。また、成形用通
路は、樹脂の発泡度に応じて、先へ進むに従つて
次第に広幅肉厚となるようにすることが望まし
い。

口金を出て発泡板となつた樹脂は、成形用通路
を通ると通らないとに拘らず、一旦冷却される。
冷却は、少くとも表面が樹脂の熱変形温度以下に
なるまでなされる。その結果、表面は少なくとも
硬化し、押出された板は外見上発泡が停止した状
態となる。押出された板は、内部まで冷却され、
硬化されることが望ましいが、内部はなお熱変形
温度以上にあつて、発泡しようとする状態にあつ
てもよい。

表面が樹脂の熱変形温度以下となつた発泡板
は、表面では気泡が微細であり、しかも気泡が一
様に分布している。しかし、この発泡板を切断
し、その横断面を見ると、板の表面部分と内部と
の間には多少とも密度差がある。具体的に伝え
ば、表面部分が比較的微細な気泡を含み、低い倍
率に発泡して高密度となり、内部が比較的粗大な
気泡を含み、高い倍率に発泡して低密度となつて
いる。一例を挙げると、厚み20mmの板を表面から
５mmの表面部分と、その余の内部とに分けると、
表面部分の密度は、内部の密度に比し５ないし50
％だけ密度が大きく、狭い場合でも10ないし30％
は密度が大きくなつている。

押出しによつて作られた発泡板が、高密度の表
面部分を有し、低密度の内部を持つ傾向は、発泡
板の厚みが大きくなればなるほど、顕著に現れ、
また密度が小さなものは大きなものより一般的に
起り易い、さらに詳しく伝えば、厚みが10mm以
上、とくに20mm以上、魅度が40Kg／m³以下の高発
泡のものを得ようとするとき、とくにこの傾向は
顕著に現れる。

この発明方法では、押出された発泡板が、表面
から冷却されたのち、引き続いて、又は内部まで
冷却されたのちに引き続き、若しくは別個の工程
において、表面から加熱される。この加熱は、少
くとも発泡板の表面が、その熱変形温度より５な
いし70℃だけ高い温度に達するまで行う。もちろ
ん、発泡板の内部までも加熱されるようにしても
よい。すると、少くとも表面部分はさらに発泡す
る。こうして、表面部分が内部の低密度に近づ
き、板は全体として均一な発泡体となる。この加
熱時には、発泡板の内部は表面部分ほど大きく発
泡しない。

発泡板の加熱に際しては、表面部分を発泡させ
ることが目的であるから、発泡板を膨脹可能な状
態に置くように留意する。また、この加熱のと
き、発泡板があらぬ変形を起すのを避けることが
望ましい。このためには、テフロン被覆した板面
の間にゆるく挾んだり、又は多数のロールを平行
に並べ、少くとも上下から発泡板を支えるように
した方がよい。連続的に行うときは、間隔を入口
から出口側に向けて次第に広め、ロール間隔の広
がりに応じて、発泡板が膨帳できるようにするこ
とが望ましい。こうして、ロール間を通過する間
に、発泡板が表面から加熱されるようにすること
が望ましい。加熱は、加熱空気の循環、水蒸気の
吹込み、赤外線の照射等各種の方法によることが
できる。この加熱は、加熱区域を区切つて１つの
槽とし、発泡板を連続的に槽内へ送り込み、槽内
を通過させることにより行うことが望ましい。

表面から加熱され、表面部分がさらに発泡せし
められた板は、その後冷却されてそのまま、又は
切断されて製品となる。冷却は空気により、又は
水により行われる。こうして得られた発泡板は、
表面から見ると均一微細に発泡していることはい
うまでもなく、さらに表面部分も内部も同じよう
に発泡し、その間に発泡倍率の差、すなわち密度
差がないという特徴を持つている。その上に、こ
うして得られた発泡板は、気温の上下するところ
においても、気温の上下による寸法変化が少ない
という利点を持つている。この利点は、とくに発
泡後の加熱によつてもたらされた効果として顕著
である。従つて、こうして得られた発泡板は、一
般住宅の天井、鉄筋建築の屋上又は外壁等の、断
熱用として用いるのにとくに重宝である。

この発明方法では、樹脂中に着色剤、気泡調整
剤、難燃剤、滑剤等の種々の助剤を添加すること
ができる。気泡調整剤は、例えば微粉末タルクの
ようなものであつて、気泡を均一微細にする働き
をするものである。また、難燃剤は、例えば燐又
はハロゲン元素を含んだ化合物で、樹脂に難燃性
を付与するものである。滑剤は、加熱された樹脂
の滑りをよくする化合物であつて、ステアリン酸
亜鉛のようなものである。これら助剤の添加によ
り押出操作を容易にし、また発泡板の性質を向上
させることができる。

次に、実施例を挙げて、この発明方法の具体例
を述べる。実施例中で単に部というのは、重量部
の意味である。

実施例樹脂としてポリスチレン（電気化学社製、デン
カスチロールGP−１）を用い、ポリスチレン100
部の微粉末タルク（気泡調整剤）0.5部、臭素系
の難燃剤（帝人化成社製、FG3200）３部を配合
し、押出機に供給した。押出機の途中で発泡剤を
樹脂中に圧入した。発泡剤としては樹脂１Kgに対
し、トリクロロフロロメタン0.63モルとジクロロ
ジフロロメタン0.57モルとの混合物を用いた。

押出機の口金内で樹脂温を約110℃に調整し、
口金から押出した。口金としては、先端に厚さ２
mm、幅100mmの細隙を穿設したものを用いた。口
金の先端には、これに成形具を密接して取付け
た。成形具としては、入口寸法が口金の上記細隙
に実質的に等しく、出口寸法が厚さ35mm、幅200
mmで、全長が50mmであり、入口から出口に向つて
緩やかに拡大された樹脂通路を備えたものを用い
た。また、この樹脂通路には、内面に弗素樹脂を
被覆した。成形具には90℃の油を循環させた。こ
のようにして口金から出た樹脂を成形具へ導き、
これを通過させて、厚さ50mm、幅245mmの押出発
泡板を得た。

この押出発泡板は、平均密度が0.042ｇ／c.c.で
あり、表面が高密度で内部が低密度であり、かつ
表面気泡が内部気泡に比べて微細であつた。この
発泡板を長さ200mmに切り取り、常温に１日放置
した後、テフロン被覆した２枚の鉄板にゆるく挾
み、これを80℃のオーブン中に24時間入れて発泡
させ、これに冷却して二次発泡板を得た。二次発
泡板は、厚さ57mm、幅325mm、長さ225mmに膨脹
し、平均密度は0.027ｇ／c.c.となつた。二次発泡
板は、表面部分も内部も均一に発泡していた。二
次発泡板は、その後樹脂の軟化点以上に加熱した
が、寸法変化は僅かであつた。

比較のために、上記の一次発泡体を、常温で１
週間放置したものを樹脂の軟化点以上に加熱した
ところ、加熱による寸法変化が非常に大きかつ
た。

以下に比較例を述べるが、比較例における発泡
剤の量は、何れもその発泡剤を用いて樹脂を最も
大きく発泡させることができ、従つて最低密度の
押出発泡板が得られるような量を選んだ。また、
発泡剤の種類の変更に伴なつて、樹脂温度を僅か
に変更したが、その変更程度は僅かであるから、
ほぼ同じと見てよい。

比較例１発泡剤として、樹脂１Kgに対しトリクロロフロ
ロメタン1.31モルを用いることとした以外は、上
記の実施例とほぼ同様にして押出発泡板を得た。

この押出発泡板は、平均厚み52mm、幅210mm、
密度0.044ｇ／c.c.であつたが、幅方向の中央部が
厚み49mm両端が厚み53mmというように幅方向の中
央部が凹んで型通りの発泡板にならず、且つ表面
が気泡粗大で内部が気泡微細であつて、内部に高
密度の芯を有するものであつた。この押出発泡板
を200mmの長さに切り、実施例と全く同様にして
二次発泡させ、二次発泡板を得た。二次発泡板は
厚み56mm、幅300mm、長さ260mm、平均密度0.027
ｇ／c.c.であつたが、表面が収縮し内部に高密度の
芯を含んでいて、発泡板として通用するものでな
かつた。

比較例２発泡剤として樹脂１Kgに対しジクロロジフロロ
メタン0.91モルを用いることとした以外は、上記
の実施例とほぼ同様にして、厚み47mm、幅260mm
の押出発泡板を得た。

この押出発泡板は、平均密度が0.039ｇ／c.c.で
あつたが、表皮が破れ、内部に空洞を含み、発泡
板としては通用しないものであつた。この押出発
泡板を上記の実施例と全く同様にして二次発泡さ
せ、二次発泡板を得た。二次発泡板は、厚み52
mm、幅310mm、長さ230mm、平均密度0.030ｇ／c.c.
であつたが、表皮が破れ、内部に空洞を含み、変
形して外観が不良となり、発泡板として通用する
ものではなかつた。

比較例３発泡剤として、樹脂１Kgに対しブタン1.65モル
を用いることとした以外は、上記の実施例とほぼ
同様にして押出発泡板を得た。

この押出発泡板は、厚み50mm、幅260mm、密度
0.037ｇ／c.c.であつて、密度はほぼ均一であつた
が、表皮のところどころが破れて気泡が開口して
いた。この押出発泡板を上記実施例と全く同様に
して二次発泡させ、二次発泡板を得た。二次発泡
板は、厚み56mm、幅300mm、長さ220mm、平均密度
0.029ｇ／c.c.であつたが、表皮の破れが大きく、
またブタンガス残留のために自己消火性が不良で
あつて発泡板として通用するものではなかつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１押出機にスチレン系樹脂と発泡剤とを供給
し、加熱混練して押出し、スチレン系樹脂発泡体
を製造する方法において、発泡剤として、スチレ
ン系樹脂１Kgに対し、0.3ないし1.5モルのトリク
ロロフロロメタンと、1.0ないし0.3モルのブタン
又はジクロロジフロロメタン又はその混合物とを
混合し、樹脂と発泡剤との混練物を押出して、押
出しの際又は押出しの直後に樹脂表面を冷却し、
厚み10mm以上の発泡板を得て、発泡板の表面を一
旦樹脂の熱変形温度以下としたのち、引き続き又
はそのまま放置後、再び表面から加熱して表面を
熱変形温度より５ないし70℃だけ高い温度にし、
発泡させることを特徴とする、厚みの大きいスチ
レン系樹脂発泡板の製造方法。